คลื่นและเสียง
ดอปเพลอร์ — แหล่งกำเนิดเข้าใกล้
กดเล่น — เพิ่มความเร็วแหล่งกำเนิด v_s เข้าหาผู้สังเกต f′ เพิ่มขึ้นเกิน 440 Hz
ดอปเพลอร์ — แหล่งกำเนิดเข้าใกล้ — การจำลองคลื่นและเสียงแบบโต้ตอบ กดเล่น — เพิ่มความเร็วแหล่งกำเนิด v_s เข้าหาผู้สังเกต f′ เพิ่มขึ้นเกิน 440 Hz ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์
แหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่อัดหน้าคลื่นด้านหน้าเข้าหากัน ทำให้ความถี่ที่สังเกตได้สูงขึ้น
เมื่อแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่เข้าหาผู้สังเกตที่อยู่นิ่ง สันคลื่นแต่ละลูกถัดไปจะถูกปล่อยออกมาจากตำแหน่งที่ใกล้ขึ้น ทำให้มาถึงบ่อยกว่าความถี่ที่ปล่อยออกมาจริง
- f′ = f · c/(c − v_s)
- เข้าใกล้ → f′ สูงขึ้น
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แหล่งเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟังที่นิ่งอยู่พร้อมส่งเสียงโน้ตคงที่ ผู้ฟังจะได้ยินเสียงสูง ต่ำ หรือเท่ากับความถี่จริงของแหล่ง
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ผู้ฟังได้ยินเสียงสูงกว่าความถี่จริงของแหล่ง
- ผู้ฟังได้ยินโน้ตเดิมพอดี
- ผู้ฟังได้ยินเสียงต่ำกว่า
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ความถี่แหล่งกำเนิด f (Hz)
- ความเร็วแหล่งกำเนิด v_s (m/s)
สิ่งที่คุณวัด:
- ความถี่ที่สังเกตได้ f′ (Hz)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ doppler-approach แล้วกดรีเซ็ต แหล่งเสียงส่ง 440 Hz ในอากาศ 20°C ผู้ฟังอยู่นิ่ง
- เปิดค่าแสดงความถี่ที่ได้ยินที่ผู้สังเกต
- ตั้งอัตราเร็วเข้าใกล้ของแหล่งเสียงในแต่ละรอบแล้วบันทึกความถี่ที่ได้ยิน
สมการควบคุม
ปรากฏการณ์ดอปเลอร์ (แหล่งเสียงเคลื่อนที่) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
แหล่งกำเนิดที่เคลื่อนเข้าหาผู้ฟังซึ่งอยู่นิ่งจะอัดหน้าคลื่นด้านหน้าให้ถี่ขึ้น ทำให้ความถี่ที่ผู้ฟังได้ยินสูงขึ้น: f′ = f·c/(c − v_s)
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ f′ = f·c/(c − v_s) โดยใช้ c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s สำหรับอากาศที่ 20°C เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใด f′ จึงเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อ v_s เพิ่ม และถ้า v_s ไปถึงอัตราเร็วเสียง c พอดี สูตร (และเสียง) จะเป็นอย่างไร
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ไซเรนรถพยาบาลดังเสียงสูงขึ้นขณะเข้าใกล้ และตกลงทันทีเมื่อผ่านไปและถอยห่าง ใช้ธรรมเนียมเครื่องหมายของสูตรดอปเลอร์อธิบายการตกนั้น
- การทดลองนี้ครอบคลุมเฉพาะแหล่งที่เข้าใกล้ ถ้าแหล่งเคลื่อนที่ห่างออกไปแทน คุณคาดว่า (c − v_s) จะกลายเป็น (c + v_s) ในตัวส่วนหรือไม่ อธิบายว่ามันทำอะไรแก่ f′
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.5 Doppler effect
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- ยินดีต้อนรับสู่ ดอปเพลอร์เข้าใกล้
- เลือกผู้สังเกต
- กดเล่น
- ระดับเสียงสูงขึ้น
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ